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十年时间,移动影像抵达「入海口」

1975 年的冬天,柯达应用电子研究中心的工程师 Steven Sasson,在实验室里拼凑出了一台古怪机器。

它重达 8 磅、仅 1 万像素,按下快门后,需听着沉闷的机器运转声等待漫长的 23 秒,才能将一张黑白照片写入到飞利浦卡式磁带里。

面对极低的像素和数据存储速度,Steven Sasson 认为这玩意还需要 15 到 20 年才能真正和胶卷竞争。

之后二十年,影像行业沧海桑田。影像载体加速数字化,并在二十一世纪的头一个十年,终于如 Steven Sasson 所愿,终结了胶卷时代。但那时,相机依旧属于「家庭重资产」,人类还没法随心所欲地拍照,更遑论视频创作。

直到移动影像时代来临。

刚刚发布的 vivo X300 Ultra,搭载第五代骁龙 8 至尊版,抛出了一个令人侧目的规格:全焦段 4K 120 帧 10-bit Log 视频。

此时回头看去,才发现人类用五十年的时间,建造了一条数字大运河,并让每个人都能行船其上。

底层扩容,鲸吞光影

这条运河里奔涌的河水,本质上就是海量的「密集影像信号」。

这个听起来颇为学术、有些距离的词,实际与每个举起手机按快门的人息息相关——

回想一下早年的智能手机,你一定对这样的画面不陌生:高光死白、暗部死黑、色彩断层、帧数不高,还伴随着挥之不去的噪点。

▲ iPhone 4s 拍摄的夜景画面,图片来自@PhoneArena

视觉上的灾难,本质上都是因为底层图像信号处理器(也就是我们更熟悉的 ISP)「咽不下」庞大的信号。

那时的手机只有 8-bit 的量化精度。一旦环境光比超过传感器的承载极限,高光区域的电平就会发生不可逆溢出,变成一片死白;而信号的暗部,则会被 ISP 粗暴地抹平成一团带有噪点的死黑。并且物理级的信息丢失,任何后期软件都无力回天。

这个痛点,比我们想象中更持久。

厂商曾试图用增大传感器面积换取更大的动态范围解决这个问题。但时至今日,在极度受限的机身内部,单纯堆叠物理尺寸的路径已逼近极限,后端 ISP 变得愈发重要。

▲ 手机内部空间已经被影像模组与电池瓜分,图片来自@Notebookcheck

过去很长一段时间,受限于物理规格,手机的算力中枢停留在 14-bit 双 ISP 阶段,随着传感器捕捉的信息愈发庞大,ISP 的数据管道必须随之拓宽。

从 2020 年骁龙 888 引入 14-bit 三 ISP 以应对并发数据,到后来 Spectra ISP 迭代至 18-bit,移动平台将影像数据的处理带宽扩容了 4096 倍。如今,为了承载更密集的影像信号,vivo X300 Ultra 搭载的第五代骁龙 8 至尊版 Qualcomm Spectra ISP 顺理成章地迈入了 20-bit AI 三 ISP 时代。

别小看这区区 2-bit。在数字底层,这个单位的任何变化都呈指数级海啸:单通道色彩的量化层级从 26 万平稳过渡到了 104 万级,为底层数据提供了 4 倍的动态范围余量。

依托这层宽裕的物理基底,vivo 与高通在底层影像管线上,完成了深度的联合调优。

结果也很生猛:X300 Ultra 实现了全焦段 14EV 的动态范围覆盖。

这股庞大的数据余量,被悉数灌注进了两个极其考验底层的专业规格中——Log 格式,与杜比视界。

在 Log 模式下,20-bit AI 三 ISP 负责将传感器捕捉到的线性信号,实时映射为对数曲线。由于底层采样精度的提升,手机保留了更丰富的原始信息,从而在后期调色时能有效抑制色阶断层,扩展了后期处理的边界;而在杜比视界标准下,算力则体现为对动态元数据(Dynamic Metadata)的封装精度。它能够更准确地对准每一帧的亮度与对比度信息,使高光与暗部的 HDR 层次得到如实呈现。

落实到实际体验上,效果也很明显——我们带着 X300 Ultra 去拍摄了一场「热带极光」,凭借 Log 格式极其优秀的动态范围与宽容度,我们在夜半时分记录到离岛的渔船照亮了天际。

经过后期还原后,渐变的天空过渡自然柔和,没有出现色彩断层,噪点抑制表现堪称优秀。

至此,原本属于影视工业的宽容度规格被集成进移动芯片,在底层凿出一条数字运河的航道。普通人也就能随时随地、以手机拍摄出更高规格且具备后期空间的视频,进而有了更多的创作可能。

多摄并发,变焦丝滑

解决了单颗镜头的明暗宽容度,只是完成了静态画面的重构。

但视频的核心在于叙事的连贯性,这就引出了移动影像长久以来的另一个痛点:变焦卡顿。

在拍摄视频时,我们常需要推拉镜头来切换视角。但滑动变焦环时,画面往往会伴随一阵不易察觉的跳动,色彩和白平衡也会发生突兀的偏转。

影像的叙事感,就这样被硬件的迟钝瞬间撕裂。

症结在于手机内部的镜头各自为战。它们素质各异且受控于独立时钟,传统 ISP 的「冷启动」策略只能在变焦瞬间仓促切换。时间戳一旦错位,画面的跳帧与色彩断层便注定发生。

▲ 传统专业摄影中,时间戳的对齐需要参照全球时间

要在移动设备上实现顺滑的变焦推拉,就必须在底层强行打通这些相互独立的硬件。

在 vivo X300 Ultra 实现全焦段高规格视频录制的背后,第五代骁龙 8 至尊版用两套相互咬合的底层机制将硬件扣合起来——

20-bit AI 三 ISP 撑起庞大数据吞吐,让三颗镜头得以在后台保持热并发状态。即使当前只用主摄录制,超广角和长焦的 ISP 通道也已经在后台同步运行着 3A(自动对焦、自动曝光、自动白平衡)算法,为随时上场热好身。

与此同时,第五代骁龙 8 至尊版的高通多摄同步系统(MSCC),扎进最底层的硬件总线,给这些原本各自为战的镜头,强制下发了一个统一的「全局时钟」。

广角、超广角、长焦。

无论它们的物理位置有多远,传感器素质有多大差异,底层的死命令只有一个:

在同一个微秒,同时曝光;在同一个瞬间,读取数据。

时间轴,被彻底锁死。

两套机制并发运行,以此换取 vivo X300 Ultra 跨镜头推拉时,不同传感器之间的数据交接平稳过渡,从而缓解了跳帧与白平衡漂移的痼疾。

专业影像领域如河流般暗流涌动,如果没有坚固巨舰为依托、严密的团队做协同,不得逐浪其中。

如今,底层芯片的算力在小小的机身内部,用数字逻辑管控物理秩序,让没有资金与团队的创作者,也能泛舟而行。

编解码,与算力双向奔赴

在影像领域,长期存在着一个反直觉的「算力悖论」:

在普遍认知中,相机处理器并非性能怪兽,却能吞吐洪流般的超高规格视频数据;我们手中搭载着强悍 SoC、能够高帧渲染游戏大作的智能手机,但在持续的极致影像记录时捉襟见肘。

究其根本,相机的处理器(ASIC)生来只为影像服务;而手机作为复杂的数字枢纽,真正留给影像的算力其实并不富裕。

算力的拮据,逼迫过去的手机不得不向存储空间妥协——普遍采用 H.264 或 H.265 等帧间压缩(Long GOP)格式,只记录关键帧和差异信息。这种做法极大地压缩了体积,却也彻底破坏了画面的物理空间信息。

▲ H.264 编解码原理,图片来自@ResearchGate

没有后期的底气,所有的前期快门都不过是碰运气。

一旦将这种素材导入剪辑软件进行二级调色,哪怕只是轻微拉扯一下阴影或高光曲线,画面立刻会暴露出大面积的马赛克色块与严重的色彩断层。

后期的调色空间被死死锁住,创意的落地、创作的可行,都无从谈起。

随着 vivo X300 Ultra 上市,长期以来的固有认知正在失效,4K 120fps Log 这类专业格式,来到手掌的方寸之间。

除了 20-bit AI 三 ISP 的持续发力,让有着高后期空间、创意可能的格式来到我们手上,此外,编解码器也功不可没——在 vivo X300 Ultra 上,vivo 与高通互相协作,成为国内首个落地 APV 422 编码的智能手机。

APV 采用的是专为非线性编辑(NLE)打造的「帧内压缩」,将每一帧画面的色彩深度与亮度信息独立、完整地封存起来。将 APV 422 格式的素材在达芬奇中调色,画面会展现出相当强的韧性,在应对节点式操作或复杂的 LUT 映射时,也能有效支撑起暗部细节与高光过渡,大幅减少了以往手机视频一拉曲线就出现马赛克与色阶断层的尴尬。

更友好的是,在提供与影视标杆 ProRes 几乎同等极致画质的前提下,APV 的底层编码机制让文件体积进一步降低了约 10%。

在内存价格飞涨的大环境下,编码效率提升有助于创作者开源节流,能省下不少钱。

性能与编解码器技术的双向奔赴,为这条大运河打造了高规格的「数字集装箱」,将信号完整且顺畅地运送到后期工作流,手机得以拥有与专业数字电影机全链路闭环无二的创作潜力。

移动影像抵达入海口

2014 年,vivo 推出 Xshot 拍照旗舰,与 X 超薄、Xplay 大屏两台机型一起组成三位一体产品线。

这台手机搭载 1300 万像素的索尼第二代堆栈式传感器、F1.8 的大光圈、光学防抖和双色温补光灯。而另一个没那么引人注目的配置,是 Xshot 配备的骁龙 801 处理器引入了双 ISP 架构,用以解决快门迟滞问题,并为高频作用的 OIS 光学防抖计算补偿角度,提供算力支持。

▲ vivo Xshot,图片来自@vivo

用底层算力辅助物理防抖的工程雏形,在今天演变为第五代骁龙 8 至尊版上 OIS 与 EIS 极高频数据握手的全焦段防抖链路。

非常巧妙的呼应。

此后十余年,手机影像能力一路狂奔,所产生的数据从溪流汇聚成洪流。 承载汹涌信息的河道,也持续扩容。

回溯至 X100 Ultra,行业首次将 2 亿像素长焦塞入受限的机身时,瞬间快门带来庞大数据拥堵。高通引入认知 ISP(Cognitive ISP),在底层提供了硬件级的实时语义分割与算力冗余,让高像素的数据吞吐不再伴随漫长的处理黑屏,干净利落。

到了确立专业影像基调的 X200 Ultra,战线被推进至更为严苛的暗光 4K 视频。面对极低信噪比的环境,依托骁龙底层的异构计算平台,影像架构完成了从传统 ISP 向 NPU(神经网络处理器)的深度交接。通过将 AI 算力前置到 RAW 域进行帧级降噪,手机终于跨越了小尺寸传感器在夜景视频中的进光量枷锁,实现了干净、可用的动态记录。

每一次前端模组与传感器的激进探索,都在对底层的吞吐能力发出严苛拷问。

如今,在 X300 Ultra 上,这场向底层索要宽容度的漫长工程,终于触碰到了工业级影像标准的边界。

回头,移动影像从「拍到」到「拍好」的河道蜿蜒漫长;前眺,从「记录」迈向「创作」的汪洋近在眼前。

数据洪流激荡交汇,骁龙筑起的河床向宽而行。

移动影像,终于在此刻抵达入海口。

让我有个美满旅程

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